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复合材料夹芯结构低速冲击性能研究 被引量：1
1
作者 张轶群 王治邦 +1 位作者 王长武 郑锡涛 《电子机械工程》 2024年第2期1-5,29,共6页
复合材料夹芯结构为电子设备与外层蒙皮提供了一体化设计的思路,可以大幅降低飞行器的结构重量。通过低速冲击试验和ABAQUS仿真研究了5 J和10 J冲击能量下某飞行器复合材料机翼蒙皮典型夹芯区域在低速冲击下的性能。随着冲击能量的增加... 复合材料夹芯结构为电子设备与外层蒙皮提供了一体化设计的思路,可以大幅降低飞行器的结构重量。通过低速冲击试验和ABAQUS仿真研究了5 J和10 J冲击能量下某飞行器复合材料机翼蒙皮典型夹芯区域在低速冲击下的性能。随着冲击能量的增加,复合材料泡沫夹芯结构的能量吸收率由5 J的72.0%提升至10 J的76.0%。由仿真结果可知,当冲击能量达到10 J时,出现了纤维损伤,且损伤沿表层铺层角度扩展,基体压缩损伤主要出现在冲击正面,基体拉伸损伤主要出现在冲击背面,损伤随冲击能量的增加而变大。当冲击能量达到10 J时,上面板与泡沫芯体粘接处也产生了较大的损伤。 展开更多
关键词 飞行器 电子设备 复合材料泡沫夹芯结构 低速冲击 有限元分析
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预应力对复合材料C型结构固化变形的影响
2
作者 郑锡涛 宋璐阳 +2 位作者 张驰 刘振东 路拓 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第15期104-111,共8页
C型结构是航空复合材料结构中一种常用的结构形式,其在制造过程中产生的固化变形会严重影响航空结构的装配。本文针对C型结构提出了一种通过施加预应力来减少固化变形的方法,建立了预测C型结构固化变形的数值分析模型,并设计了3种不同... C型结构是航空复合材料结构中一种常用的结构形式,其在制造过程中产生的固化变形会严重影响航空结构的装配。本文针对C型结构提出了一种通过施加预应力来减少固化变形的方法,建立了预测C型结构固化变形的数值分析模型,并设计了3种不同铺层的C型结构,分别对每种铺层形式的结构施加3种水平的预应力,对其固化变形进行研究。研究结果表明,有限元预测结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的准确性和有效性,通过施加合理的预应力可以减少这3种铺层的C型结构90%以上的固化变形。 展开更多
关键词 复合材料 C型结构 固化变形 预应力 有限元仿真
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基于高阶理论的加筋复合材料夹芯结构屈曲有限元模型 被引量：2
3
作者 张东健 郑锡涛 +3 位作者 闫雷雷 路拓 徐建辉 张聪 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1686-1698,共13页
加筋复合材料夹芯结构由于面板与夹芯层的力学性能差异较大,层间剪切变形明显,层间剪切应力对结构的屈曲特性影响非常明显.此外筋条与面板之间横向剪切变形也会显著地影响加筋夹芯结构的屈曲特性.因此,需要发展一种能准确计算面板与芯... 加筋复合材料夹芯结构由于面板与夹芯层的力学性能差异较大,层间剪切变形明显,层间剪切应力对结构的屈曲特性影响非常明显.此外筋条与面板之间横向剪切变形也会显著地影响加筋夹芯结构的屈曲特性.因此,需要发展一种能准确计算面板与芯体之间、筋条与板之间横向剪切应力的模型来分析复合材料加筋夹芯结构的屈曲特性.文章推导了正弦型整体-局部高阶剪切变形理论,该理论满足面内位移、横向剪切应力连续条件和自由表面条件,并且未知量个数独立于加筋夹芯板的层数.基于此理论,结合离散的Kirchhoff三角形单元(DKT单元)构造了正弦型整体-局部高阶三角形板单元(SGLT),该单元满足面内位移在厚度方向的锯齿分布和横向剪切应力层间连续性条件,并通过两个数值算例验证了模型的准确性.随后评估了金属面板加筋夹芯板和复合材料面板格栅加筋夹芯板在各种几何、材料参数和边界条件下的屈曲特性.数值分析结果表明,建立的有限元模型能准确地预测加筋复合材料夹芯结构的屈曲行为.并且相较于三维有限元模型,建立的模型具有更高的计算效率. 展开更多
关键词 加筋复合材料夹芯结构 横向剪切应力 屈曲特性 格栅加筋夹芯板 三角形单元
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螺栓拧紧力矩对复合材料多钉连接结构疲劳寿命的影响 被引量：2
4
作者 董佳晨 杨智勇 +2 位作者 郑锡涛 宋明宇 闫雷雷 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期455-463,共9页
螺栓拧紧力矩对多钉连接结构疲劳寿命的影响不可忽视,但考虑螺栓拧紧力矩的复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法却很少,提出一种复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法,综合考虑螺栓与层合板的各种损伤情况,可以准确预测复合材料多钉... 螺栓拧紧力矩对多钉连接结构疲劳寿命的影响不可忽视,但考虑螺栓拧紧力矩的复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法却很少,提出一种复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法,综合考虑螺栓与层合板的各种损伤情况,可以准确预测复合材料多钉连接结构的疲劳寿命以及损伤演化情况。采用T300/BMP-316复合材料层合板与TC4钛合金螺栓组成的复合材料多钉连接结构对所提方法进行了验证,疲劳寿命预测结果与试验值对数误差为4.36%,且破坏模式与试验结果吻合。通过对螺栓拧紧力矩的影响规律进行探究,发现随着螺栓拧紧力矩的增加,疲劳寿命先增加后减小,存在最佳拧紧力矩。从损伤演化云图中发现当拧紧力矩小于最佳拧紧力矩时,损伤扩展不能得到有效抑制,会导致疲劳寿命降低;反之当拧紧力矩大于最佳拧紧力矩时,试验件会形成初始损伤,导致疲劳寿命降低。在工程应用中,选择结构的最佳拧紧力矩进行装配,可以有效提高结构疲劳寿命。 展开更多
关键词 复合材料 多钉连接结构 疲劳损伤模拟 疲劳寿命预测 拧紧力矩
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连续纤维增强3D打印复合材料工艺缺陷及其失效行为研究进展
5
作者 张鑫 郑锡涛 +2 位作者 杨甜甜 宋璐阳 闫雷雷 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4478-4501,共24页
因设计自由度高、无需模具和快速制造等优点,连续纤维增强3D打印已成为当今最具创新性的先进复合材料成型技术之一。本文综述了连续纤维增强3D打印复合材料工艺缺陷及失效行为的最新研究进展,引入了“干/湿/干湿-混合”的概念对打印工... 因设计自由度高、无需模具和快速制造等优点,连续纤维增强3D打印已成为当今最具创新性的先进复合材料成型技术之一。本文综述了连续纤维增强3D打印复合材料工艺缺陷及失效行为的最新研究进展,引入了“干/湿/干湿-混合”的概念对打印工艺进行了系统性分类阐述,重点介绍了由于工艺过程引入的三种缺陷及其特点。随后,归纳了连续纤维增强3D打印复合材料的失效力学行为,并分析了引发失效的主要原因。最后,针对如何减少工艺缺陷、改善失效模式和降本增效对连续纤维增强复合材料3D打印技术的未来进行了展望。 展开更多
关键词 3D打印 连续纤维 工艺缺陷 失效模式 复合材料
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复合材料加筋壁板轴压屈曲载荷工程估算新方法 被引量：1
6
作者 张驰 郑锡涛 +1 位作者 张东健 刘建平 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4875-4887,共13页
加筋壁板是飞机机翼、尾翼和机身结构上普遍采用的典型结构形式,当机翼、尾翼结构受气动载荷作用时,机翼上翼面加筋壁板处于受压状态,受压壁板易发生屈曲甚至破坏。本文基于前期复合材料加筋壁板轴压稳定性工程算法研究,并借鉴已在工程... 加筋壁板是飞机机翼、尾翼和机身结构上普遍采用的典型结构形式,当机翼、尾翼结构受气动载荷作用时,机翼上翼面加筋壁板处于受压状态,受压壁板易发生屈曲甚至破坏。本文基于前期复合材料加筋壁板轴压稳定性工程算法研究,并借鉴已在工程上成熟应用的金属加筋壁板轴压稳定性工程方法,提出了一种能够合理预测复合材料加筋壁板轴压屈曲载荷的工程算法。通过选取2类加强筋形式,其中3种Y型及2种J型,共5种复合材料加筋壁板为算例,对5种复合材料加筋壁板的轴压屈曲载荷进行了计算,并开展了有限元数值模拟与试验验证。此工程算法的计算结果与试验值对比,相对误差均在10%以内。与有限元计算结果对比,除一种Y型长桁加筋壁板计算结果在10%,其余构型相对误差均在5%,满足工程要求,证明此种方法的有效性,此种工程算法已经在型号飞机研制中得以应用。此外,发现对加筋壁板长桁缘条的削弱会降低复合材料加筋壁板的屈曲载荷,而Y型加筋壁板削弱中间两长桁,可以使长桁与蒙皮刚度更加匹配,提升Y型长桁加筋壁板的破坏应变水平。 展开更多
关键词 复合材料 加筋壁板 轴向压缩 稳定性 工程计算方法
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